Pharmazeutische und medizinische Bedeutung gram-negativer Bakterien
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Die pharmazeutische und medizinische Bedeutung gram-negativer Bakterien: Fokus auf Escherichia coli und Salmonella
Escherichia coli: Ein Doppelagent im mikrobiellen Universum
Allgemeine Eigenschaften
Escherichia coli (E. coli) ist ein gram-negatives, säurebildendes Stäbchenbakterium, das peritrich begeißelt ist und damit zu den beweglichen Bakterien zählt. Dies ermöglicht E. coli, sich in unterschiedlichen Umgebungen zu bewegen und an verschiedene Nischen anzupassen.
Pathogene vs. Apathogene Stämme
Während die meisten E. coli-Stämme harmlos sind und natürlicherweise im Darm von Menschen und warmblütigen Tieren vorkommen, gibt es auch pathogene Stämme, die schwere Krankheiten wie Durchfallerkrankungen, Harnwegsinfektionen und sogar meningitische Erkrankungen verursachen können. Diese pathogenen Stämme sind durch spezifische Virulenzfaktoren gekennzeichnet, die es ihnen ermöglichen, Krankheiten zu verursachen.
Das IMPP fragt besonders gerne nach den Unterscheidungsmerkmalen zwischen pathogenen und apathogenen E. coli-Stämmen.
E. coli in der Biotechnologie
E. coli-Stämme werden häufig in der biotechnologischen und pharmazeutischen Industrie eingesetzt. Sie sind populäre Wahl für die Produktion von rekombinanten Proteinen, wie z.B. Humaninsulin, weil sie leicht genetisch modifizierbar sind. Durch die Einführung fremder DNA mit Hilfe von Plasmiden können E. coli-Stämme dazu gebracht werden, wichtige Proteine zu produzieren, die in der Medizin Anwendung finden.
Salmonella: Ein spezialisierter Feind
Salmonella typhi und Typhus
Salmonella, insbesondere Salmonella typhi, ist verantwortlich für die schwere Erkrankung Typhus, die durch kontaminierte Nahrung oder Wasser übertragen wird. S. typhi hat sich besonders an den Menschen als Wirt angepasst und zeigt spezifische Pathogenitätsmechanismen, die eine effiziente Übertragung und Infektion ermöglichen.
Übertragungswege und Lebenszyklus
Typhus wird typischerweise durch die orale Aufnahme bakterienhaltiger Nahrung oder Wasser übertragen. Nach der Aufnahme überwindet S. typhi die Magensäurebarriere und infiziert den Dünndarm, von wo aus es ins Blut übergehen und sich im Körper verbreiten kann.
Oxidativer und fermentativer Metabolismus
Salmonella-Arten sind fakultativ anaerob, was bedeutet, dass sie sowohl in Anwesenheit als auch in Abwesenheit von Sauerstoff wachsen können. Sie nutzen sowohl oxidative als auch fermentative Stoffwechselwege, um Energie zu gewinnen, wodurch sie sich an wechselnde Umgebungen anpassen können.
Lysogene Konversion
Ein weiterer wichtiger Mechanismus, mit dem Salmonellen ihre Virulenz erhöhen, ist die lysogene Konversion. Dieser Prozess beinhaltet die Integration bakteriophager DNA in das bakterielle Genom, wodurch neue pathogene Eigenschaften gewonnen werden können.
Das Wissen über die lysogene Konversion ist relevant für das Verständnis, wie Salmonellen und andere gram-negative Bakterien ihre Pathogenität erhöhen können – ein häufiger Prüfungsgegenstand.
Zusammenfassung
E. coli und Salmonella zeigen beispielhaft die Dualität von nützlichen sowie gefährlichen Aspekten gram-negativer Bakterien in medizinischen und biotechnologischen Kontexten. Ihre Eigenschaften und Anpassungsfähigkeiten machen sie sowohl zu einem Werkzeug als auch zu einer Bedrohung in der modernen Medizin und Biotechnologie.
Zusammenfassung
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Footnotes
Credits Elektronenmikroskopische Aufnahme von Escherichia coli. Grafik: NIAID, E. coli Bacteria (7316101966), als gemeinfrei gekennzeichnet, Details auf Wikimedia Commons↩︎
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